(57)【要約】 【課題】  キャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクに関し、誘導磁界を相殺し、ＥＳＬを低減させる。【解決手段】  絶縁性基材（絶縁板６）の一面側にある第１の導体パターン（８）と、絶縁性基材の他面側にある第１の導体パターンとほぼ同一形状又は相似形状に設定された第２の導体パターン（１０）と、第２の導体パターンの分割により形成されてキャパシタ（Ｃ１〜Ｃ１２）のプラス端子（１２）側に接続されるとともに、絶縁性基材を貫通させて第１の導体パターン側と導通させたプラス側パターン（３４）と、第２の導体パターンの分割により形成されてキャパシタ間の直列接続に用いられる連結パターン（２０）と、第２の導体パターンの分割により形成されてキャパシタのマイナス端子（１４）側に接続させたマイナス側パターン（３６）とを備え、プラス側及び側パターンとの間に形成される導電経路長をほぼ同一化させた構成である。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャパシタが接続されるキャパシタバンク用電極板であって、
絶縁性基材の一面側に配置された第１の導体パターンと、
前記絶縁性基材の他面側に前記第１の導体パターンと前記絶縁性基材を挟んで対向する位置に配置されて前記第１の導体パターンとほぼ同一形状又は相似形状に設定された第２の導体パターンと、
前記第２の導体パターンの分割により形成されて前記キャパシタのプラス端子側に接続されるとともに、前記絶縁性基材を貫通させて前記第１の導体パターン側とを共通に導通させたプラス側パターンと、
前記第２の導体パターンの分割により形成されて前記キャパシタ間の直列接続に用いられる連結パターンと、
前記第２の導体パターンの分割により形成されて前記キャパシタのマイナス端子側に接続させたマイナス側パターンとを備え、
前記プラス側パターンと前記マイナス側パターンとの間に接続される前記キャパシタの前記プラス端子と前記マイナス端子との間に介在する前記プラス側パターンと前記マイナス側パターンとの間に形成される導電経路長をほぼ同一化させたキャパシタバンク用電極板。
【請求項２】
請求項１のキャパシタバンク用電極板において、
前記プラス側パターン又は前記マイナス側パターンは、接続された複数の前記キャパシタの各電流の重畳値に応じて段階的に幅を異ならせたキャパシタバンク用電極板。
【請求項３】
共通の電極板に複数のキャパシタを搭載してなるキャパシタバンクであって、
前記電極板が、絶縁性基材の一面側に配置された第１の導体パターンと、
前記絶縁性基材の他面側に前記第１の導体パターンと前記絶縁性基材を挟んで対向する位置に配置されて前記第１の導体パターンとほぼ同一形状又は相似形状に設定された第２の導体パターンと、
前記第２の導体パターンの分割により形成されて前記キャパシタのプラス端子側に接続されるとともに、前記絶縁性基材を貫通させて前記第１の導体パターン側とを共通に導通させたプラス側パターンと、
前記第２の導体パターンの分割により形成されて前記キャパシタ間の直列接続に用いられる連結パターンと、
前記第２の導体パターンの分割により形成されて前記キャパシタのマイナス端子側に接続させたマイナス側パターンとを備え、
前記プラス側パターンと前記マイナス側パターンとの間に接続される前記キャパシタの前記プラス端子と前記マイナス端子との間に介在する前記プラス側パターンと前記マイナス側パターンとの間に形成される導電経路長をほぼ同一化させたキャパシタバンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のキャパシタを搭載してバンク構造を実現するキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のキャパシタを併設し、各キャパシタを直列化や並列化して一つのキャパシタ装置として構成するキャパシタバンクが実用化されている。斯かるキャパシタバンクを構成する各キャパシタの接続形態は、ワイヤー接続から基板接続に変遷している。
【０００３】
このようなキャパシタの接続やキャパシタバンクに関し、キャパシタを端子接続板により接続したもの等がある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２８８８５５号公報（図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、複数のキャパシタを並列化し、又は、直列化した場合、接続導体に流れる電流によって誘導磁界が発生し、この誘導磁界がキャパシタバンクの等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）を増加させ、電流損失やノイズ発生の原因になる。
【０００６】
そこで、本発明は、キャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクに関し、誘導磁界を相殺し、ＥＳＬを低減させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した本発明の構成は次の通りである。
【０００８】
本発明の第１の側面は、複数のキャパシタが接続されるキャパシタバンク用電極板であって、絶縁性基材の一面側に配置された第１の導体パターンと、前記絶縁性基材の他面側に前記第１の導体パターンと前記絶縁性基材を挟んで対向する位置に配置されて前記第１の導体パターンとほぼ同一形状又は相似形状に設定された第２の導体パターンと、前記第２の導体パターンの分割により形成されて前記キャパシタのプラス端子側に接続されるとともに、前記絶縁性基材を貫通させて前記第１の導体パターン側とを共通に導通させたプラス側パターンと、前記第２の導体パターンの分割により形成されて前記キャパシタ間の直列接続に用いられる連結パターンと、前記第２の導体パターンの分割により形成されて前記キャパシタのマイナス端子側に接続させたマイナス側パターンとを備え、前記プラス側パターンと前記マイナス側パターンとの間に接続される前記キャパシタの前記プラス端子と前記マイナス端子との間に介在する前記プラス側パターンと前記マイナス側パターンとの間に形成される導電経路長をほぼ同一化させた構成である。
【０００９】
斯かる構成とすれば、プラス側パターンとマイナス側パターンとに流れる電流を互いに逆方向にすることができ、導電経路長がほぼ同一化されているため、発生する誘導磁界を相殺でき、ＥＳＬを低減することが可能になる。
【００１０】
本発明のキャパシタバンク用電極板において、好ましくは、前記プラス側パターン又は前記マイナス側パターンは、接続された複数の前記キャパシタの各電流の重畳値に応じて段階的に幅を異ならせた構成としてもよい。
【００１１】
斯かる構成とすれば、パターン幅に関係なく、電流密度が一様化され、ＥＳＬの低減に寄与することになる。
【００１２】
本発明の第２の側面は、共通の電極板に複数のキャパシタを搭載してなるキャパシタバンクであって、前記電極板が、絶縁性基材の一面側に配置された第１の導体パターンと、前記絶縁性基材の他面側に前記第１の導体パターンと前記絶縁性基材を挟んで対向する位置に配置されて前記第１の導体パターンとほぼ同一形状又は相似形状に設定された第２の導体パターンと、前記第２の導体パターンの分割により形成されて前記キャパシタのプラス端子側に接続されるとともに、前記絶縁性基材を貫通させて前記第１の導体パターン側とを共通に導通させたプラス側パターンと、前記第２の導体パターンの分割により形成されて前記キャパシタ間の直列接続に用いられる連結パターンと、前記第２の導体パターンの分割により形成されて前記キャパシタのマイナス端子側に接続させたマイナス側パターンとを備え、前記プラス側パターンと前記マイナス側パターンとの間に接続される前記キャパシタの前記プラス端子と前記マイナス端子との間に介在する前記プラス側パターンと前記マイナス側パターンとの間に形成される導電経路長をほぼ同一化させた構成である。
【００１３】
斯かる構成とすれば、プラス側パターンとマイナス側パターンとに流れる電流を互いに逆方向にすることができ、導電経路長がほぼ同一化されているため、発生する誘導磁界を相殺でき、ＥＳＬを低減したキャパシタバンクが得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、上記構成により、次のような効果が得られる。
【００１５】
(1) 絶縁性基材を挟んで導体パターンに流れる電流を互いに逆方向にすることができ、発生する誘導磁界を相殺できるので、ＥＳＬを低減できる。
【００１６】
(2) 絶縁性基材を挟んで導体パターンに流れる電流を互いに逆方向にすることができ、発生する誘導磁界を相殺できるので、ＥＳＬを低減したキャパシタバンクを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
〔第１の実施の形態〕
【００１８】
本発明の第１の実施の形態について、図１、図２、図３、図４及び図５を参照して説明する。図１は、一面（Ａ面）側から見たキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクを示す平面図、図２は、他面（Ｂ面）側から見たキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクを示す平面図、図３は、両面を重ねて表示したキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクを示す平面図、図４は、キャパシタの接続構造を示す断面図、図５は、キャパシタバンクの等価回路を示す回路図である。
【００１９】
このキャパシタバンク２には、ほぼ長方形状の単一の電極板４が用いられており、この電極板４には絶縁性基材によって形成された絶縁板６の一面（電極板４のＡ面）側に第１の導体パターン８（図１）、その他面（電極板４のＢ面）側に第２の導体パターン１０（図２）が設置されている。絶縁板６は例えば、絶縁性合成樹脂の薄板で構成される。各導体パターン８、１０は銅等の導電性金属の蒸着や印刷等によって形成される。なお、電極板としては、絶縁板の表裏に導体パターンとして金属バーを配置させた構成であってもよい。
【００２０】
この実施の形態では、電極板４のＡ面を部品設置面、電極板４のＢ面を部品のはんだ付け面に設定されている。この実施の形態では、複数の電解コンデンサや電気二重層キャパシタ等のキャパシタとして２０個のキャパシタＣ１、Ｃ２・・・Ｃ２０が用いられ、キャパシタＣ１〜Ｃ５、Ｃ６〜Ｃ１０、Ｃ１１〜Ｃ１５、Ｃ１６〜Ｃ２０がキャパシタ列を構成し、直列接続されたキャパシタ対としてキャパシタ対Ｃ１−Ｃ６、Ｃ２−Ｃ７、Ｃ３−Ｃ８、Ｃ４−Ｃ９、Ｃ５−Ｃ１０、Ｃ１１−Ｃ１６、Ｃ１２−Ｃ１７、Ｃ１３−Ｃ１８、Ｃ１４−Ｃ１９、Ｃ１５−Ｃ２０が構成されている。
【００２１】
導体パターン８は、電極板４のＡ面側に設置されたプラス側パターンを構成している。絶縁板６には、キャパシタＣ１〜Ｃ２０のプラス端子１２（図４）及びマイナス端子１４（図４）を貫通させるための貫通孔１６が形成され、また、導体パターン８には、各プラス端子１２及びマイナス端子１４と導体パターン８との電気的な絶縁を確保するため、この貫通孔１６と同心円上に開口部１８が形成されている。そして、導体パターン８は、電極板４のＢ面側の導体パターン１０とほぼ同一形状及び相似形を成し、絶縁板６を挟んで同一位置に設置されている。即ち、導体パターン８と導体パターン１０は絶縁板６を挟んで、表裏で対称的な形状となっている。キャパシタ対Ｃ１−Ｃ６、Ｃ２−Ｃ７、Ｃ３−Ｃ８、Ｃ４−Ｃ９、Ｃ５−Ｃ１０、Ｃ１１−Ｃ１６、Ｃ１２−Ｃ１７、Ｃ１３−Ｃ１８、Ｃ１４−Ｃ１９、Ｃ１５−Ｃ２０を形成するための後述の１０個の連結パターン部２０に対応した複数のパターン部が形成され、これらパターン部を形成するために、平行四辺形からなる複数の透孔部２４及び複数の切込部２６が形成されている。また、導体パターン８にはプラス端子部２８が形成され、このプラス端子部２８は、絶縁板６の１つの角部近傍より突出した突出部３０に張り出して形成され、透孔部２９を備えている。また、導体パターン８は、スルーホール部３２を介してＢ面側の導体パターン１０のプラス側パターン部３４と接続されている。なお、スルーホール部３２は、絶縁板６の突出部３０が形成された角部と、対角を成す角部近傍に形成されている。
【００２２】
導体パターン１０は、電極板４のＢ面側に設置されてプラス側パターン部３４とマイナス側パターン部３６とに分割され、それぞれがほぼ馬蹄形を成し、互いに噛み合うように配置されている。既述した通り、キャパシタＣ１〜Ｃ２０のプラス端子１２及びマイナス端子１４を貫通させるための貫通孔１６について、キャパシタ対Ｃ１−Ｃ６、Ｃ２−Ｃ７、Ｃ３−Ｃ８、Ｃ４−Ｃ９、Ｃ５−Ｃ１０、Ｃ１１−Ｃ１６、Ｃ１２−Ｃ１７、Ｃ１３−Ｃ１８、Ｃ１４−Ｃ１９、Ｃ１５−Ｃ２０を形成させる１０個の連結パターン部２０が形成されている。即ち、キャパシタ対Ｃ１−Ｃ６について見ると、キャパシタＣ１のマイナス端子１４とキャパシタＣ６のプラス端子１２とが連結パターン部２０によって接続される。このような関係は、他のキャパシタ対Ｃ２−Ｃ７、Ｃ３−Ｃ８、Ｃ４−Ｃ９、Ｃ５−Ｃ１０、Ｃ１１−Ｃ１６、Ｃ１２−Ｃ１７、Ｃ１３−Ｃ１８、Ｃ１４−Ｃ１９、Ｃ１５−Ｃ２０についても同様である。
【００２３】
そして、プラス側パターン部３４及びマイナス側パターン部３６には、電流密度に応じたパターン幅に成形した階段状パターン部３８、４０が形成されている。また、導体パターン１０にはマイナス端子部４２が形成され、このマイナス端子部４２は、絶縁板６の突出部３０のＢ面側に張り出して形成され、透孔部４４を備えている。
【００２４】
このキャパシタバンク２について、Ａ面側から見てＢ面の導体パターン１０を重ねて表示すると、図３に示すように、ほぼ同一形状の導体パターン８、１０が絶縁板６を挟んで形成されていることになる。
【００２５】
また、図４に示すように、各キャパシタＣ１〜Ｃ２０の各プラス端子１２及びマイナス端子１４は、貫通孔１６を貫通させて、プラス側パターン部３４、マイナス側パターン部３６又は連結パターン部２０にはんだ４６によって電気的に接続される。
【００２６】
そして、このキャパシタバンク２の各キャパシタＣ１〜Ｃ２０及び導体パターン８、１０との電気的な接続関係は、図５に示す等価回路の通りである。また、キャパシタバンク２に流れる電流について、プラス端子部２８からの電流は、スルーホール部３２で折り返してマイナス端子部４２に流れる。この結果、Ａ面側の電流とＢ面側の電流とは絶縁板６を挟んで互いに反対方向となる。
【００２７】
斯かる構成とすれば、絶縁板６を挟んで導体パターン８、１０に流れる電流は互いに逆向きになるため、誘導磁界が相殺され、キャパシタバンク２におけるＥＳＬを低減することができる。
【００２８】
また、階段状パターン部３８、４０では、電流密度がほぼ一定となるので、誘導磁界による影響を軽減することができる。
【００２９】
また、キャパシタバンク２に搭載される各キャパシタＣ１〜Ｃ２０の電極板４のプラス端子部２８からマイナス端子部４２までの導電経路長即ち、パターン長を同一にすることができる。即ち、この実施の形態では、プラス端子部２８とマイナス端子部４２とが絶縁板６の突出部３０の表裏側の近接位置に設置され、電極板４に占める幅や長さを一致させている。また、プラス端子部２８及びマイナス端子部４２と電極板４の対角線にあたる位置で表裏を連絡するスルーホール部３２を形成することにより、各キャパシタＣ１〜Ｃ２０の電極板４のプラス端子部２８からマイナス端子部４２までの全導電経路長のばらつきを５％以内とすることができる。
【００３０】
〔第２の実施の形態〕
【００３１】
本発明の第２の実施の形態について、図６、図７及び図８を参照して説明する。図６は、一面（Ａ面）側から見たキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクを示す平面図、図７は、他面（Ｂ面）側から見たキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクを示す平面図、図８は、両面を重ねて表示したキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクを示す平面図である。図６、７及び図８において、図１〜５に示すキャパシタバンクや電極板と同一部分には同一符号を付してある。
【００３２】
この実施の形態では、複数のキャパシタとして１８個のキャパシタＣ１〜Ｃ１８を３行６列に配置してキャパシタバンク２が構成されており、キャパシタ対Ｃ１−Ｃ４、Ｃ２−Ｃ５、Ｃ３−Ｃ６、Ｃ７−Ｃ１０、Ｃ８−Ｃ１１、Ｃ９−Ｃ１２、Ｃ１３−Ｃ１６、Ｃ１４−Ｃ１７、Ｃ１５−Ｃ１８が構成されている。
【００３３】
この実施の形態においても、導体パターン８は、電極板４のＡ面側に設置されたプラス側パターンを構成している。絶縁板６には、キャパシタＣ１〜Ｃ１８のプラス端子１２及びマイナス端子１４を貫通させるための貫通孔１６が形成され、また、導体パターン８には、各プラス端子１２及びマイナス端子１４と導体パターン８との電気的な絶縁を確保するため、この貫通孔１６と同心円上に開口部１８が形成されている。そして、導体パターン８は、電極板４のＢ面側の導体パターン１０とほぼ同一形状及び相似形を成し、絶縁板６を挟んで同一位置に設置されている。キャパシタ対Ｃ１−Ｃ４、Ｃ２−Ｃ５、Ｃ３−Ｃ６、Ｃ７−Ｃ１０、Ｃ８−Ｃ１１、Ｃ９−Ｃ１２、Ｃ１３−Ｃ１６、Ｃ１４−Ｃ１７、Ｃ１５−Ｃ１８を形成するための後述の９個の連結パターン部２０に対応した複数のパターン部が形成され、これらパターン部を形成するために、長方形からなる複数の透孔部２４、２５が形成されている。また、導体パターン８にはプラス端子部２８が形成され、このプラス端子部２８は、絶縁板６の突出部３０に張り出して形成され、透孔部２９を備えている。また、導体パターン８は、スルーホール部３２を介してＢ面側の導体パターン１０のプラス側パターン部３４と接続されている。
【００３４】
また、同様に導体パターン１０は、電極板４のＢ面側に設置されてプラス側パターン部３４とマイナス側パターン部３６とに分割され、それぞれがほぼ櫛歯形を成し、互いに噛み合うように配置されている。既述した通り、キャパシタＣ１〜Ｃ１８のプラス端子１２及びマイナス端子１４を貫通させるための貫通孔１６について、キャパシタ対Ｃ１−Ｃ４、Ｃ２−Ｃ５、Ｃ３−Ｃ６、Ｃ７−Ｃ１０、Ｃ８−Ｃ１１、Ｃ９−Ｃ１２、Ｃ１３−Ｃ１６、Ｃ１４−Ｃ１７、Ｃ１５−Ｃ１８を形成させる９個の連結パターン部２０が形成されている。即ち、キャパシタ対Ｃ１−Ｃ４について見ると、キャパシタＣ１のプラス端子１２とキャパシタＣ４のマイナス端子１４とが連結パターン部２０によって接続される。このような関係は、他のキャパシタ対Ｃ２−Ｃ５、Ｃ３−Ｃ６、Ｃ７−Ｃ１０、Ｃ８−Ｃ１１、Ｃ９−Ｃ１２、Ｃ１３−Ｃ１６、Ｃ１４−Ｃ１７、Ｃ１５−Ｃ１８についても同様である。
【００３５】
このキャパシタバンク２について、Ａ面側から見てＢ面の導体パターン１０を重ねて表示すると、図８に示すように、ほぼ同一形状の導体パターン８、１０が絶縁板６を挟んで形成されていることになる。
【００３６】
斯かる構成とすれば、絶縁板６を挟んで導体パターン８、１０に流れる電流は互いに逆向きになるため、誘導磁界が相殺され、キャパシタバンク２におけるＥＳＬを低減することができる。しかも、各キャパシタの電極板４のプラス端子部２８からマイナス端子部４２までの全導電経路長のばらつきが５％以内となっているため、導体パターンそのものが有する電気抵抗も同じ値となる。従って、各導体パターン８、１０には均等に電流が流れるようになる。このように、電極板４に形成した導体パターン８、１０の表裏でほぼ均等の電流が流れることにより、誘導磁界の相殺効果が高まり、キャパシタバンク２におけるＥＳＬのさらなる低減を図ることができる。
【００３７】
以上述べたように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は、発明を実施するための最良の形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であり、斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、複数のキャパシタを搭載してバンク構造を実現するキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクに関し、電極板の表裏面にほぼ同一形状の導体パターンを同一の位置に配置するとともに、互いに流れる電流を逆方向に設定したことにより、誘導磁界の相殺が可能となり、ＥＳＬの低減を図ることができ、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施の形態に係るキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクを一面側から見て示した平面図である。
【図２】他面側から見たキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクを示す平面図である。
【図３】両面を重ねて表示したキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクを示す平面図である。
【図４】キャパシタの接続構造を示す断面図である。
【図５】キャパシタバンクの等価回路を示す回路図である。
【図６】第２の実施の形態に係るキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクを一面側から見て示した平面図である。
【図７】他面側から見たキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクを示す平面図である。
【図８】両面を重ねて表示したキャパシタバンク用電極板及びキャパシタバンクを示す平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
２  キャパシタバンク
４  電極板
８  第１の導体パターン
１０  第２の導体パターン
１２  プラス端子
１４  マイナス端子
２０  連結パターン部
３４  プラス側パターン部
３６  マイナス側パターン部
【図１】
2006286917.tif 000003
【図２】
2006286917.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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